无机盐对气藏砂岩表面动态润湿性的影响研究

为了研究低矿化度水水驱过程中盐离子及矿化度与岩石润湿性的关系,用接触角测定仪测定了盐水在砂岩表面的接触角随时间的变化,并对变化机理进行了探讨。结果表明:液固之间的接触角随时间的增加而减小,初期减小速度较大,后期较小;水相中盐离子增加了砂岩表面的疏水性,降低了水在砂岩表面的润湿速率,润湿速率随矿化度的增加先增加后降低;Ca2+、Mg2+对润湿性的影响大于Na+。     

表面活性剂作用后的固体润湿性

通过考察经石油磺酸盐(PS)浸泡后的载玻片与油、水的接触角以及经石油磺酸盐浸泡后的云母片的表面形貌,研究表面活性剂作用后的固体润湿性。结果表明:对于亲水固体,经低质量浓度的石油磺酸盐作用后,其上因石油磺酸盐单分子层吸附而发生润湿性反转,而经高质量浓度的石油磺酸盐作用后,其上因石油磺酸盐双分子层吸附而保持水湿性,同时其润湿性达到稳定的时间随石油磺酸盐温度的升高而缩短;对于亲油固体,经低温高质量浓度的石油磺酸盐作用后,其润湿性难以改善,而经高温低质量浓度的石油磺酸盐作用后,其润湿性易因油湿性物质脱附而反转,但若此后该溶液继续作用,石油磺酸盐则会在新固体表面发生单层吸附,令其再次亲油;要高效利用表面活性剂改善润湿性,需要综合考虑表面活性剂浓度、温度以及作用时间的影响。     

CO2地质封存中储层岩石润湿性测量研究进展

多孔介质的润湿性是CO₂地质封存过程中的重要参数。基于润湿性测量方法和光学成像技术综述了CO₂封存条件下不同尺度的多孔介质润湿性测量技术，并分析了相关润湿现象。目前，岩石润湿性的测量主要分为：实验室尺度的表面润湿性测定、孔隙尺度的内部壁面接触角测定，以及宏观尺度的岩心整体润湿性评价。孔隙结构、矿物组成成分和表面粗糙度是孔隙尺度接触角的关键影响因素，它们会影响多孔介质的混合润湿特性并造成润湿滞后现象。根据不同局部驱替事件(如排水、渗吸)的接触角分布建立了孔隙尺度与连续尺度的岩石润湿性关系。最新研究发现，随着驱替的发展，岩石润湿性在排水和渗吸过程中发生了显著改变，但不同尺度的岩石润湿性的关系及润湿转变机理仍需要进一步研究。     

CTAB改变油湿性砂岩表面润湿性机理的研究

利用红外、原子力显微镜(AFM)、Zeta电位测定、接触角测定及岩心自发渗吸实验等手段研究了阳离子型表面活性剂CTAB(十六烷基三甲基溴化铵)改变油湿性砂岩表面润湿性的机理。结果表明:CTAB改变油湿性砂岩表面润湿性的性能优异。由于静电引力作用,CTAB正电性离子头基与吸附在砂岩表面的原油当中的羧酸基团形成离子对,当CTAB的浓度超过临界胶束浓度(CMC)时,形成的离子对就会从砂岩表面解吸附并增溶于CTAB形成的胶束当中,从而露出干净的水湿表面,砂岩表面因此实现润湿反转。     

大佛寺和胡家河4~#煤润湿性对比

采用室内测定煤的吸—疏水特征实验、煤粉末浸透速度法实验及煤-水溶液界面接触角测定实验,研究了大佛寺与胡家河井田4~#煤体润湿性特征。实验结果显示,煤的吸—疏水特征实验表现为整体胡家河4~#煤样疏水速率高于大佛寺4~#煤样;煤粉末浸透速度法实验表现出大佛寺4~#煤样润湿高度一直处在胡家河之上;接触角测定结果证明胡家河4~#煤样的接触角均大于大佛寺4~#煤样。以上实验结果均表明大佛寺4~#煤润湿性要好于胡家河4~#煤。使用表面活性剂水溶液测定煤的接触角揭示了胡家河4~#煤的润湿性较大佛寺4~#煤更容易被改善。该项研究表明煤层气井压裂过程亦或是排采作业过程,对大佛寺4~#煤储层进行改造要保证预留足够长的时间,而胡家河煤层气的开发要借鉴大佛寺的成功经验,同时利用自身煤储层易疏水优势制定有利的排采制度;向压裂液中加入适当表面活性剂改良煤体润湿性,可以解决煤层气开发过程中出现的压裂液返排不彻底、前期排水时间过长等问题。     

BP神经网络模型在煤尘润湿性研究中的应用

针对煤尘固体表面接触角测定过程繁琐和煤尘润湿等级划分不合理的问题,以煤质化学组成及其结构参数共13个影响因子为输入参数,采用两层双曲正切S形函数为激励函数,构建有关煤尘接触角估算及润湿性分级的3层BP神经网络.结果表明,隐含层节点数为10时,估算结果相对误差为0.19%~13.99%,平均相对误差为5.18%,煤尘润湿接触角估算结果与实测结果相关性系数为R2=0.933,煤尘润湿分级正确率达91.67%.BP神经网络模型的接触角估算结果和润湿性分级结果可用于指导煤矿井选择降尘措施.     

梅山铁矿爆破粉尘润湿性能关键影响因素

以南京梅山铁矿采掘面爆破粉尘为研究对象,对其中亲水性粉尘(HD,可快速沉降水底)与疏水性粉尘(HCD,较长时间浮于水面)进行分离,并利用接触角测定仪测定两者的润湿接触角,对其润湿性进行定量表征;应用激光粒度分析仪、真密度分析仪、X线粉末衍射仪(XRD)及X线光电子能谱仪(XPS)对其理化特性进行全面表征;通过对比二者差异,对影响粉尘润湿特性的关键因素进行讨论。研究结果表明:HCD的润湿接触角远比HD的大,即HCD的润湿能力远比HD的弱;粒径和真密度是影响粉尘润湿性能的关键因素,粒径与真密度越小,粉尘疏水性越强;尘粒表面的化学特性并不是影响粉尘润湿性的关键因素,HCD的表面亲水物相含量比HD的高,HCD表面疏水基团含量比HD的低,与HCD润湿性弱于HD润湿性的探究结果相矛盾;从HCD和HD的粒径分布以及游离二氧化硅体积分数来看,HCD对人体的危害更为严重。     

矿物颗粒表面润湿程度的表征及应用

为表征矿物颗粒表面的润湿性,应用表面化学理论分析了润湿接触角、润湿热与润湿程度的关系,探讨了润湿程度的表征方法。结果表明：矿物颗粒润湿是自发过程,润湿类型决定润湿程度;润湿热与润湿接触角成反比,两者均可表征矿物颗粒的润湿程度。应用实例验证了润湿热表征矿物颗粒润湿程度和润湿过程的可行性,为科学研究和生产实际提供了技术理论支持。     

应用索氏浸提技术分析工业石油磺酸盐组成

将梯度索氏浸提技术用于测定工业品石油磺酸盐中挥发份、未磺化油、无机盐及纯石油磺酸盐(PS)的含量,同时将纯化石油磺酸盐分为若干级份。主要考察了受热时间、萃取剂体积比(正戊烷:50%异丙醇水溶液)、梯度溶剂类型、提取时间和循环次数对各组分分离效果的影响。利用红外光谱法、电喷雾质谱法分别对分离出的未磺化油和纯石油磺酸盐各级份进行了表征。实验结果表明:在130℃加热3.5 h后,粗品石油磺酸盐干燥完全;正戊烷1∶50%异丙醇-水溶液为1∶1(V)时,经多次萃取和反萃取,所萃未磺化油中不含石油磺酸盐;选择合适梯度的系列有机溶剂可以将纯品PS与无机盐有效分离,同时纯PS被分成具有不同平均当量的多种级分,可用于石油磺酸盐进一步结构分析。该方法优于传统液-液萃取方法,步骤简单,石油磺酸盐提纯与分级同时完成,可以有效分离工业石油磺酸盐各组分及类似混合物。     

一氧化钛表面的润湿性能

采用高温座滴法测定了一系列金属及合金在TiO上的接触角.研究结果表明:金属Cu,Fe,Co,Ni及Fe-Cr合金与TiO的润湿性均较差,在熔点温度时其接触角为48°～120°.Cu与TiO属非反应型润湿;Fe,Co,Ni及Fe-Cr合金与TiO属反应型润湿.添加某些表面活性剂能提高其润湿性,向Cu中添加2%以上的Mo2C可明显提高Cu在TiO上的润湿性,由非反应型润湿转变为反应型润湿;向Fe-Cr合金中添加1.5%以上的Mn或Si,可显著提高Fe-Cr合金在TiO上的润湿性,添加Mn不改变润湿类型,而添加Si使反应型润湿转变为非反应型润湿.     

地层流体对压裂用疏水支撑剂润湿性的影响

通过Washburn法测试了两种疏水支撑剂的三氯甲烷接触角,考察了疏水支撑剂经模拟地层流体在不同条件作用后的润湿性变化情况。实验研究表明:经模拟地层水浸泡的疏水支撑剂,其表面润湿性向亲水性方向转变,且温度越高、地层矿化度越高和作用时间越长,支撑剂的表面润湿性愈向亲水性转变;而经模拟油浸泡的疏水支撑剂,具有相似的规律,但其表面润湿性是向亲油性(疏水性)方向转变。     

深井低空隙率煤层注水技术研究与实践

通过对千米深井低空隙率煤层注水方式的研究,确定了适合3上煤层的注水参数、注水设备和注水工艺;研究了表面活性剂浓度与表面张力大小之间的关系、接触角与润湿效果之随的关系;确定了适合唐口煤矿的表面活性剂为0．2％～0．3％的石油磺酸钠。对1302综采工作面煤层注水后,全尘和呼吸性粉尘的沉降效率达到20％以上,取得了较好的效果。     

木质材料动态润湿性能的表征

润湿性表征胶粘剂与木质材料接触时在木质材料表面上粘附、渗透及铺展的难易程度和效果.笔者根据木质材料的结构与性能特点,建立了描述其表面动态润湿性能的数学模型,在模型中提出了用系数K来评价材料的润湿性能.运用该模型对异氰酸酯(MDI)和脲醛树脂(UF)在中密度稻草板(MDSB)表面的润湿性能进行了研究,得出MDI的K值较大,MDI在中密度稻草板表面的润湿性能较好.     

基于格子玻尔兹曼的润湿性对降压效果的研究

改变油藏润湿性和降低油水界面张力是解决低渗/特低渗油田注水压力高问题的有效方法。而室内驱替实验时,表面活性剂浓度不仅影响油水界面张力,还会影响岩石表面润湿性能,无法准确评价表面活性剂的润湿性能对降压效果的影响。格子Boltzmann方法通过控制流体和固体间作用参数能够独立控制界面张力大小,并能够模拟任意接触角变化。因此,基于格子Boltzmann方法,应用二维平板模型,考虑粗糙表面,设置微观梯形结构,研究了毛管数、邦德数及黏度比等不同无量纲数条件下润湿性改变对降压率的影响。结果表明,毛管数越小,邦德数越大、黏度比越大、接触角越小,降压率越高、降压效果越明显;接触角存在一个最佳范围,超过此范围继续降低接触角,降压效果不明显;对于多孔介质,改变润湿性对降压率影响比单通道更加明显。     

Laboratory study of improving petroleum recovery by changing the wettability between the solid/liquid interface

The wettability of the solid powders (silica gel or Kaolin) was measured with the modified Washburn equation indicated as contact angles. The wettability changes for SDBS aqueous solutions on the surface of a silica gel or Kaolin powder were studied. The average aggregation number of the micelle in SDBS aqueous solution was measured by the fluorescence quenching method. Then the oil recovery of n-dodecane on the silica gel or the Kaolin surface was tested. The relationship between the wettability of the powder surface, the critical micelle concentration (CMC) of SDBS aqueous solution, and the mimic oil recovery of the resident oil on the powder surface has been explored. It has been found that the minimum contact angle (most hydrophilic condition) and the maximum oil recovery occurred near the critical micelle concentration (CMC) of SDBS while the interfacial tension between the SDBS solution and n-dodecane was far from ultra-low condition (≤10^-3 mN·m^-1).     

多倍水驱下岩心接触角变化

疏松砂岩在水驱开发过程中,由于水长期冲刷,有的油田驱油效率比初始预测的采收率还要高,而润湿性是影响多倍水驱后油水在岩石孔喉中的微观分布和决定着极限驱油效率的关键因素。但是油层岩石的润湿性很复杂,至今没有令人满意的方法来测量油藏岩石的润湿性,实验室中主要依靠接触角法、吊板法、阿莫特法、自动吸附法等。为了研究多倍水驱条件下水驱倍数和黏土含量对润湿性的影响水平,先进行多驱替倍数水驱油实验,并对不同黏土含量的人造岩心驱替不同倍数后分别切薄片,把薄片置于白油中用上海中晨数字技术公司生产JC2000D3的视频光学接触角测量仪采用座滴法测量不同薄片的接触角,这样即可知道水驱倍数及黏土含量分别对润湿性影响的规律。实验结果表明,多倍水驱下驱替倍数和黏土含量都会影响岩心的润湿性,多倍水驱后水滴在岩心薄片上接触角变小,黏土含量增加,接触角变化幅度增大。因此,长期多倍水驱后润湿性基本上从亲油状态向亲水状态转变,这对储层中油相的运移是有利的。     

Effect of magnesium and nickel coatings on the wetting behavior of alumina toughened zirconia by molten Al-Mg alloy

The wettability of alumina toughened zirconia (ZTA) by Al-Mg alloy was investigated using the sessile drop technique. The effects of nickel coating, magnesium content, nitrogen atmosphere, and processing temperature on the contact angle between the molten alloy and the substrate were determined. Likewise, the effect of these factors on the wetting properties was studied. The results showed that the nickel coating on the ceramic substrate caused a significant reduction in solid/liquid surface energy and the contact angle decreased obviously. The presence of magnesium in the molten aluminum alloy in nitrogen atmosphere reduced the contact angle effectively. The presence of magnesium in the alloy must be at a minimum amount of 2wt%-3wt%. Moreover, it was suggested that some chemical reactions in the Al-Mg-N system led to the production of Mg₃N₂ and AlN compositions. These compositions improved the wetting properties of the systems by reducing the surface energy of the molten. It was shown that increasing the temperature is also an effective factor for the enhancement of wetting properties.